استخدامات الطاقة المائية ” قديما وحديثا “

استخدامات الطاقة المائية قديما وحديثا

يتم توليد

الطاقة الكهرومائية

عن طريق تحويل الطاقة الحركية من الماء إلى طاقة كهربائية ، لتسخير هذه الطاقة ، تم بناء بنى تحتية كهرومائية هائلة لاستخراج أقصى طاقة من هذا المورد المحلي الخالي من الانبعاثات المتجددة ، تعد الصين أكبر منتج للطاقة الكهرومائية ، تليها كندا والبرازيل والولايات المتحدة ، ما يقرب من ثلثي الإمكانات الاقتصادية الكهرومائية لا تزال قيد التطوير ، لا تزال الموارد المائية غير المستغلة وفيرة في أمريكا اللاتينية وأفريقيا الوسطى والهند والصين ، الطاقة المائية لها استخدامات مثل

استخدامات طاقة المد والجزر

:

توليد الكهرباء

تعد الطاقة الكهرومائية من أهم مصادر الطاقة في العالم ، هي واحدة من أرخص مصادر الطاقة وغير ملوثة ، على الرغم من أنه يمكن أن يتسبب في أضرار بيئية في البداية ، إلا أنه يتمتع بتوافق مناخي أفضل من الأشكال الرئيسية الأخرى للطاقة مثل الطاقة النووية والفحم والغاز وغيرها ، تعتمد العديد من البلدان في منطقة الشمال وأمريكا الجنوبية بشكل شبه كامل على الطاقة المائية لتلبية احتياجاتها من الطاقة ، بالنسبة لبعض البلدان مثل الصين والهند ذات الاحتياجات الهائلة للطاقة ، فإن الطاقة الكهرومائية هي الخيار الوحيد حاليًا من بين خيارات الطاقة غير المسببة للاحتباس الحراري للبناء بقدرات كبيرة.

تخزين الطاقة

استخدام رئيسي آخر ولكن غير معروف في الغالب للطاقة المائية هو لتخزين الطاقة ، باستخدام البنية التحتية الحالية للسد ، تستخدم المرافق الطاقة المائية لتخزين الطاقة والتي تعرف باسم “تخزين الطاقة المائية بالضخ”.

يوجد بالفعل 90 جيجاوات من التخزين العالمي للطاقة المائية في العالم ، ومع زيادة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، فإن هذه السعة ستنمو ، الاستخدام الرئيسي للتخزين المائي الذي يتم ضخه هو لتخزين طاقة الشبكة  من أجل:

• موازنة الحمل
• استيعاب مصادر الطاقة المتقطعة .
• تقليل الاستثمارات الرأسمالية حيث أن محطات الطاقة القصوى مثل محطات الدورة المركبة بالغاز الطبيعي أغلى بكثير من تشغيلها من محطات الطاقة الحرارية والنووية العادية

الزراعة

في الأزمنة القديمة ، تم استخدام الطاقة المائية مثل طاقة الرياح للاستخدام الزراعي مثل معالجة الحبوب حيث تم تحويل الطاقة الحركية للمياه المتحركة إلى طاقة ميكانيكية، لكن هذا الاستخدام قد اختفى تقريبا، كما تم استخدامها لنشر الأخشاب والحجر ، ورفع المياه إلى قنوات الري.

الصناعة

تم استخدام الطاقة الكهرومائية في وقت سابق لبعض التطبيقات الصناعية مثل تحريك المنفاخ في أفران الصهر الصغيرة واستخراج الخامات المعدنية بطريقة تعرف باسم الصمت.[1]

ما هي الطاقة المائية

الطاقة المائية ، والتي تسمى أيضًا الطاقة الكهرومائية ، هي شكل من أشكال الطاقة التي تسخر قوة الماء المتحرك – مثل تدفق المياه فوق شلال – لتوليد الكهرباء ، لقد استخدم الناس هذه القوة لآلاف السنين ، منذ أكثر من ألفي عام ، استخدم الناس في اليونان المياه المتدفقة لتحويل عجلة مطحنة القمح إلى دقيق.

تحتوي معظم محطات الطاقة الكهرومائية على خزان للمياه ، وبوابة أو صمام للتحكم في كمية المياه المتدفقة من الخزان ، ومخرجًا أو مكانًا ينتهي فيه الماء بعد التدفق إلى أسفل ، يكتسب الماء طاقة كامنة قبل أن ينسكب فوق قمة السد أو يتدفق إلى أسفل التل ، يتم تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية مع تدفق المياه إلى أسفل ، يمكن استخدام المياه لتدوير ريش التوربينات لتوليد الكهرباء ، والتي يتم توزيعها على عملاء محطة الطاقة.

الطاقة المائية هي واحدة من أكبر مصادر الطاقة ، حيث تمثل ما يقرب من 20 ٪ من الطلب العالمي على الكهرباء ، وبالنسبة للبلدان ذات الموارد الجيدة ، فإنها تمثل غالبية الطاقة ، بالمقارنة مع مصادر الطاقة الأخرى ، تعد الطاقة الكهرومائية واحدة من أرخص مصادر الطاقة غير المسببة للانبعاثات الكربونية وغير الملوثة والناضجة ، تم تطوير محطات الطاقة الكهرومائية لتصل إلى إمكانات كاملة تقريبًا في البلدان المتقدمة نظرًا لخصائصها المتفوقة والعديد منها يتم تشييده بواسطة دول نامية مثل الصين والهند.

مثل طاقة الرياح ، تستخدم الطاقة الكهرومائية في الغالب لتوليد الكهرباء وتمثل ما يقرب من 20 ٪ من إجمالي إنتاج الكهرباء العالمي ،  أصبح هذا الاستخدام أكثر أهمية نظرًا لوجود خيارات محدودة لتخزين الطاقة الرخيصة.[2]

مميزات الطاقة المائية

توفر الطاقة المائية عددًا من المزايا للمجتمعات التي تخدمها مثل

فوائد المد والجزر

،  فيما يلي بعض الفوائد التي تتمتع بها الطاقة الكهرومائية على الطرق الأخرى لتوفير الطاقة

• 
  إعادة الاستخدام
  

الطاقة الكهرومائية هي مصدر محلي للطاقة ، مما يسمح لكل دولة بإنتاج طاقتها الخاصة دون الاعتماد على مصادر الوقود الدولية ، يأتي هذا المورد من مياه الأمطار ، والأفضل من ذلك ، يمكن إعادة استخدام المياه المستخدمة في العملية.

• 
  مدة استخدام اطول
  

المرافق الكهرومائية لها عمر مفيد طويل ،كما تعتمد الطاقة المولدة من خلال الطاقة الكهرومائية على دورة المياه ، التي تحركها الشمس ، مما يجعلها مصدرًا للطاقة المتجددة ، مما يجعلها مصدرًا أكثر موثوقية وبأسعار معقولة من الوقود الأحفوري الذي يتم استنفاده بسرعة.

• 
  مصدر وقود مستدام
  

تساعد الطاقة الكهرومائية على تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، بالإضافة إلى مصدر وقود مستدام ، تنتج جهود الطاقة الكهرومائية عددًا من الفوائد ، مثل التحكم في الفيضانات والري وإمدادات المياه.

• 
  استخدام مرن
  

تجعل الموارد الكهرومائية من الممكن تغطية أوقات ذروة الطلب من خلال الاستخدام المرن للمياه في الخزانات.

• 
  سهل التحكم
  

تعتبر الخزانات مفيدة بشكل خاص للتحكم في تدفق الأنهار لمنع الفيضانات الخطيرة.

• 
  التكاليف منخفضة
  

على الرغم من أن بناء محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية يستلزم بالضرورة استثمارات كبيرة من أجل بناء الخزانات والسدود والقنوات وما إلى ذلك ، فإن تكاليف التشغيل منخفضة.

• 
  دعم
  

هذه المحطات المرنة هي مكمل أساسي وداعم لتقنيات توليد الطاقة المتجددة المتقطعة الأخرى مثل الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح.

• 
  مصدر نظيف
  

يتم تغذية الطاقة الكهرومائية بالمياه ، لذا فهي مصدر وقود نظيف ، مما يعني أنها لن تلوث الهواء مثل محطات الطاقة التي تحرق الوقود الأحفوري ، مثل الفحم أو الغاز الطبيعي.

يمكن أن تنتقل بعض منشآت الطاقة الكهرومائية بسرعة من الطاقة الصفرية إلى الحد الأقصى للإنتاج ،  نظرًا لأن محطات الطاقة الكهرومائية يمكن أن تولد الطاقة للشبكة على الفور ، فإنها توفر طاقة احتياطية أساسية أثناء انقطاع التيار الكهربائي أو الانقطاعات الكبيرة. [3]

كيف تعمل الطاقة الكهرومائية

كيفية توليد الكهرباء من الماء

، تقوم محطات الطاقة الكهرومائية بتحويل الفرق المحتمل للمياه إلى كهرباء عن طريق نقلها بين نقطتين على ارتفاعات أو ارتفاعات مختلفة.

للقيام بذلك ، يتم دفع تدفق الماء عبر دائرة هيدروليكية تربط نقطتين على ارتفاعات مختلفة تسمى المسودة ، حيث يكتسب الماء السرعة حيث تتحول الطاقة الكامنة جزئيًا إلى طاقة حركية. يحول التوربين هذه الطاقة الحركية إلى طاقة ميكانيكية ، والتي يحولها المولد بعد ذلك إلى كهرباء.

أخيرًا ، يترك تدفق المياه التوربينات ويتم إطلاقه مرة أخرى في النهر ، تقريبًا بدون سرعة ، وبطاقة كامنة تتوافق مع ارتفاع المخرج.

الناتج الإجمالي للعملية مرتفع للغاية – بين 90-95٪ – يستحوذ على كل الطاقة الكامنة للمياه تقريبًا. يعود فقدان الطاقة إلى الضغط المنخفض في الدائرة الهيدروليكية ، والاحتكاك في دوران وحدة الطاقة الكهرومائية وفقدان المعدات الكهربائية.

تُستخدم العملية المعاكسة في محطات الطاقة الكهرومائية للتخزين التي يتم ضخها ، والتي يمكن أن تجعل محطات الطاقة قابلة للعكس ، حيث تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كامنة عن طريق ضخ المياه في خزان أو خزان المنبع. [4]

سلبيات الطاقة الكهرومائية

الطاقة المائية هي أهم مصادر الطاقة المتجددة وأكثرها استخدامًا ، تمثل الطاقة الكهرومائية حوالي 17 في المائة من إجمالي إنتاج الكهرباء  ، اطلع على

ايجابيات وسلبيات طاقة المد والجزر

، ومن عيوب الطاقة الكهرومائية :

• تمتلك الطاقة الكهرومائية القدرة على توليد الكهرباء دون انبعاث غازات الدفيئة ، ومع ذلك ، يمكن أن يسبب أيضًا تهديدات بيئية واجتماعية ، مثل موائل الحياة البرية المتضررة ، ونوعية المياه المؤذية ، وهجرة الأسماك المتعثرة ، وتقلص الفوائد الترفيهية للأنهار.
• الطاقة الكهرومائية غير ملوثة ، لكن لها تأثيرات بيئية ، يمكن أن تؤثر منشآت الطاقة الكهرومائية على استخدام الأراضي والمنازل والموائل الطبيعية في منطقة السد ، قد تغطي الخزانات منازل الناس ، والمناطق الطبيعية المهمة ، والأراضي الزراعية ، والمواقع الأثرية.
• يتطلب بناء سد وخزان لدعم الطاقة الكهرومائية الكثير من المال والوقت والبناء ، وقد تم بالفعل استخدام معظم الرياضات المناسبة لتحديد مواقع محطات الطاقة المائية.
• تعتمد الطاقة الكهرومائية على الهيدرولوجيا ، يعتمد النظام على مستويات هطول الأمطار ، والتي يمكن أن تتقلب من سنة إلى أخرى ، مما يتسبب في عدم الاستقرار.
• في بعض الحالات ، يمكن للطاقة الكهرومائية أن تعطل موائل الحياة البرية ، يمكن أن تتسبب محطات الطاقة الكهرومائية في فقدان أو تعديل موائل الأسماك ، وتؤدي إلى حبس الأسماك وتقييد ممراتها.
• في بعض الحالات ، يمكن أن تسبب الطاقة الكهرومائية تغييرات في جودة مياه الخزان والتيار ، قد يؤدي تشغيل محطة الطاقة الكهرومائية إلى تغيير درجة حرارة الماء وتدفق النهر ، قد تضر هذه التغييرات بالنباتات والحيوانات المحلية في النهر وعلى اليابسة. [5]